从C ++二进制搜索树中删除节点（类不是struct）
[英]Delete a Node from C++ Binary Search Tree (class not struct)
问题描述
我正在尝试用C ++管理BST用于学术目的。
除了DeleteNode函数之外，我没有遇到任何问题，我也选择用class来实现这个数据结构而不是struct 。
问题是，我无法弄清楚如何正确地工作删除功能，我的调试器经常说我有0xDDDDDDDDD错误，有时我可以删除节点，有时我的程序崩溃。
我认为这可能是指针的问题，但我无法弄清楚我做错了什么。
这是我的删除节点功能，我正在遇到严重问题：
编辑：无子删除案件工作得很好 ，我生气的是单子案件删除。
//function that delete a selected node
void DeleteNode(TreeNode* root,int key) {
/*we got three case here:*/
//until we find the right node with value in the tree
if (root->getValue() != key && root != nullptr) {
if (root->getValue() > key) {
DeleteNode(root->Left, key);
}
else if (root->getValue() < key) {
DeleteNode(root->Right, key);
}
}
else { //when we found the right node, then operate
/* THIS WORKS PERFECTLY! */
//first case: our node got no right and left son
if (!root->Left && !root->Right) {
TreeNode* tmp = root->Father;
if (tmp->Left == root) { //if the son is a left son
tmp->Left = nullptr;
delete root;
}
else if (tmp->Right == root) { //if the son is a right son
tmp->Right = nullptr;
delete root;
}
}
//second case: our node got a left but no right son
/* THIS ONE DOESN'T WORK. */
else if (!root->Right) {
TreeNode *tmp = root;
root = root->Left; //new root is the left son of the root
root->Father = tmp->Father; //linking the father to the new son
tmp->Father->Left = root; //linking the son to the new father
delete tmp;
std::cout << "Erased!" << std::endl;
}
else if (!root->Left) {
TreeNode *tmp = root;
root = root->Right; //new root is the right son of the root
root->Father = tmp->Father; //linking the father to the new son
tmp->Father->Right = root; //linking the son to the new father
delete tmp;
std::cout << "Erased!" << std::endl;
}
}
}
我尝试了很多组合，但每次结果都是一样的：它在第一次出现InOrder显示功能时崩溃了。 （当它没有时，该函数只删除第一个节点，然后当我尝试删除一个新节点时崩溃。）
这是一个简单的主要我正在尝试删除：
int main()
{
TreeNode root;
root.insertNode(&root,50);
root.insertNode(&root,30);
root.insertNode(&root,20);
root.insertNode(&root,40);
root.insertNode(&root,70);
root.insertNode(&root,60);
root.insertNode(&root,80);
for (int i = 0; i < 5; i++) {
int n;
cin >> n;
root.DeleteNode(&root, n);
cout << "In-Order: "; root.inOrder(&root);
cout << endl;
cout << "Pre-Order: "; root.preOrder(&root);
cout << endl;
cout << "Post-Order: "; root.postOrder(&root);
cout << endl;
}
}
这是我的完整BST代码（除了我之前提交的删除代码，只是为了更加完整地理解我的代码）
class TreeNode {
private:
int value;
TreeNode* Left;
TreeNode* Right;
TreeNode* Father;
public:
//constructor
TreeNode() {
this->Right = nullptr;
this->Left = nullptr;
this->Father = nullptr;
}
TreeNode(int value) {
this->value = value;
this->Right = nullptr;
this->Left = nullptr;
this->Father = nullptr;
}
//functions
int getValue() { return value; }
void setValue(int value) { this->value = value; }
//function to create a new node and insert a value into it
TreeNode* insertNode(TreeNode* root, int value) {
if (root->getValue() == NULL) {
root->setValue(value);
root->Father = nullptr;
}
else {
if (value > root->getValue()) {
if (root->Right) {
insertNode(root->Right, value);
}
else
root->Right = new TreeNode(value);
root->Right->Father = root;
}
else if (value < root->getValue()) {
if (root->Left) {
insertNode(root->Left, value);
}
else
root->Left = new TreeNode(value);
root->Left->Father = root;
}
}
return root;
}
//function to search a value into a BST
TreeNode* SearchNode(TreeNode* root, int key) {
if (root->getValue() == key) {
return root;
}
else if (root->getValue() < key) {
if (root->Right) {
SearchNode(root->Right, key);
}
else return nullptr;
}
else if (root->getValue() > key) {
if (root->Left) {
SearchNode(root->Left, key);
}
else return nullptr;
}
}
//function that return the height of the tree
int TreeHeigth(TreeNode* root) {
int heigth;
if (root == nullptr) {
return 0;
}
else {
return heigth = 1 + max(TreeHeigth(root->Left), TreeHeigth(root->Right));
}
}
//function that returns the number of the nodes
int CountTreeNode(TreeNode* root) {
if (root == nullptr) {
return 0;
}
else {
return CountTreeNode(root->Left) + CountTreeNode(root->Right) + 1;
}
}
//function that returns the minimum values into the tree
TreeNode* MinimumNode(TreeNode* root) {
if (root == nullptr) {
return nullptr;
}
while (root->Left != nullptr) {
root = root->Left;
}
return root;
}
//function that returns the maximum value into the tree
TreeNode* MaximumNode(TreeNode* root) {
if (root == nullptr) {
return nullptr;
}
while (root->Right != nullptr) {
root = root->Right;
}
return root;
}
//function that returns a successor of a given nodeb
TreeNode* SuccessorNode(TreeNode* node) {
//first case: our node got a rigth subtree:
if (node->Right != nullptr) {
return MinimumNode(node->Right);
}
//second case: our node doesnt got a right subtree: lets get
//upper in the tree until our node isn't a left child.
TreeNode* Ancestor = node->Father;
while (Ancestor != nullptr && node == Ancestor->Right) {
node = Ancestor;
Ancestor = Ancestor->Father;
}
}
//function tht returns a predecessor of a given node
TreeNode* PredecessorNode(TreeNode* node) {
//first case: (inverse to successor) our node got a left subtree:
if (node->Left != nullptr) {
return MaximumNode(node->Left);
}
TreeNode* Ancestor;
if (node->Father == nullptr)
return nullptr;
else
Ancestor = node->Father;
while (Ancestor != nullptr && node == Ancestor->Left) {
node = Ancestor;
Ancestor = Ancestor->Father;
}
return Ancestor;
}
//function that prints information about nodes
void InfoNode(TreeNode *root) {
root != nullptr ? std::cout << "Nodo corrente: " << root->getValue() << std::endl
: std::cout << "Nodo corrente: " << "NULL" << std::endl;
root->Father != nullptr? std::cout << "Padre: " << root->Father->getValue() << std::endl
: std::cout << "Padre: " << "NULL" << std::endl;
root->Left != nullptr ? std::cout << "Figlio SX: " << root->Left->getValue() << std::endl
: std::cout << "Figlio SX: " << "NULL" << std::endl;
root->Right!= nullptr ? std::cout << "Figlio DX: " << (root->Right)->getValue() << std::endl
: std::cout << "Figlio DX: " << "NULL" << std::endl;
}
//visits of a tree
void preOrder(TreeNode* root) {
if (root != nullptr) {
std::cout << root->getValue() << " ";
preOrder(root->Left);
preOrder(root->Right);
}
}
void inOrder(TreeNode* root) {
if (root != nullptr) {
inOrder(root->Left);
std::cout << root->getValue() << " ";
inOrder(root->Right);
}
}
void postOrder(TreeNode *root) {
if (root != nullptr) {
postOrder(root->Left);
postOrder(root->Right);
std::cout << root->getValue() << " ";
}
}
//max between 2 numbers
int max(int a, int b) {
return a > b ? a : b;
}
};
还有我正在努力研究的树的代表：
50
/ \
30 70
/ \ / \
20 40 60 80
我做错了什么？
4 个解决方案
解决方案1
3 已采纳 2017-11-18 12:31:50
看看这个条件： root->getValue() != key && root != nullptr ，这首先调用getValue ，然后检查root具有合法值。 交换它们（ root != nullptr && root->getValue() != key ）。
最后我想你必须把最后一行更改为tmp->Father->Left = root; 修复崩溃问题。
TreeNode *tmp = root;
root = root->Right; //new root is the right son of the root
root->Father = tmp->Father; //linking the father to the new son
tmp->Father->Right = root; //linking the son to the new father
PS：也为另一方做这个交换......
注意：这是正确的，直到root留给他父亲的孩子，否则你的代码是真的。 如果父亲做tmp->Father->Left = root;父亲tmp->Father->Left = root;你必须检查root是否留给孩子tmp->Father->Left = root; 否则tmp->Father->Right = root;
注意：正如您所提到的，您的代码不会处理具有两个childern的节点的删除。
解决方案2
2 2017-11-18 12:39:19
由于已经有答案给出了纠正特定错误的指示，我将尝试着重于一个可以帮助您避免类似错误的建议：
尝试将当前功能分为两部分：
可以使用特定键搜索节点的节点，例如：
Node* search(int key)函数，该函数返回指向具有所需键或nullptr的节点的指针，或者使用已有的键。一个删除（并重新连接）作为指针传递的节点并返回：next，previous等：
Node* delete(Node* n)。
然后调用search ，对nulltpr测试，如果不同，则将返回的指针作为delete的输入参数传递。
通过这种方式，您可以轻松检测出您遇到的问题：搜索或删除。
PS：通常通过图表（方框和箭头）来确定重新布线错误。 决定你应该做什么，将其分成几步并实施。
解决方案3
2 2017-11-18 14:05:30
好吧，一旦知道DEBUG版本使用sentinel值，在代码中找到问题变得更加微不足道。
0xDD用于死记忆。 那是已经删除的内存。 因此，当调试器停止并且它告诉您有一个错误的指针并且数据包含大量0xDD时，您知道数据已被删除。 此时，您应该检查包含数据的类，以查看它们是否也被删除，以便您知道哪些对象在嵌入另一个对象时被删除。
请注意，如果某些操作使用删除内存，有时您可能会在类的一部分中更改某些数据。 查看内存模式还有助于查找未初始化的内存和其他类似问题。
其他一些链接：
- 为什么未分配的内存标记为0xCC？
- https://msdn.microsoft.com/en-us/library/974tc9t1.aspx
- https://www.codeguru.com/cpp/wp/win32/tutorials/article.php/c9535/Inside-CRT-Debug-Heap-Management.htm
- http://www.nobugs.org/developer/win32/debug_crt_heap.html
在像你这样的情况下，如果你遵循编写单元测试的良好实践，那么找到问题甚至会更加微不足道。 事实上，如果你进行了适当的测试，那么你将测试所有可能的情况，这样你就会知道哪些情况会失败，这会帮助你找到你可能做错的地方。
解决方案4
1 2017-11-18 17:32:23
我想补充一下@Bonje Fir的答案。 当然这是一个正确的答案，但部分是：我会解释原因。
他建议交换我写的最后一段代码：
情况：我们在正确的子树中，我们想要删除70（因为我们不再有叶子节点60）：
50
/ \
30 70
/ \ \
20 40 80
现在，使用@Bonje Fir建议我们的代码，我们会遇到一个问题：
TreeNode *tmp = root;
root = root->Right; //new root is the right son of the root
root->Father = tmp->Father; //linking the father to the new son
tmp->Father->Left (instead of Right) = root; //linking the son to the new father
因为代码说的是，一旦你用他的儿子更新了新根，就将他之前的根（我们保存在tmp变量中）的父亲与他的左儿子联系起来。 然后我们会协助这样的事情：
50
/ x
80 80
/ \
20 40
那是不一致的。
现在看一下另一边，使用相同的代码并且没有叶节点20：
50
/ \
30 70
\ / \
40 60 80
代码适合这里，因为我们在正确的子树中。 所以一旦用40更新30（ root = root -> right ），情况就是这样：
50
x \
40 70
/ \
60 80
然后@Bonje Fir写的代码片段完全适合：
tmp->Father->Left = root
因为当然，我们将40分配给原始根的父亲的左儿子。 （因为我们在左子树中。）
50
/ \
40 70
/ \
60 80
所以我做了一些改变来纠正这个逻辑问题，并让它在右边和左边的子树中都能正常工作。
else if (!root->Left) {
TreeNode *tmp = root;
root = tmp->Right;
root->Father = tmp->Father; //linking the father to the new son
//we need also to connect the son with the father, but first
//we need to know in which subtree we're in.
if (root->Father->Right == tmp) //if we're in the right subtree
tmp->Father->Right = root;
else ////if we're in the left subtree
tmp->Father->Left = root;
delete tmp;
std::cout << "Erased!" << std::endl;
}
我利用了我没有擦除我的根的事实，一旦分配了新的根，所以根的父亲仍然指向旧的根。
（对于相反的情况也是如此。）
C++ 从二叉搜索树中删除节点
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